基于分形理论的黄土击实后粒度分布的试验研究

基于分形理论对不同击实能和含水量条件下的粉土状黄土进行粒度分析,研究击实后土体颗粒形状的变化情况和颗粒体积的分形行为。结果表明,击实后的粉土状黄土颗粒体积分布遵循分形规律;在一定含水量条件下,分维值D会随着击实能的增加而减小;当击实能较大时,对土样颗粒造成的形状改变也更为明显;在一定击实能条件下,当土样含水量小于最优含水量时,分维值D随着含水量的增加而减小;当土样含水量大于最优含水量后,分维值D呈现离散性,没有一定的规律。     

压实黄土力学特性室内试验研究

对山西吕梁某地黄土状填土进行室内试验研究,分析其工程力学特性,对比不同击实能下的击实曲线,表明随击实能增大,最大干密度增大而最优含水量减小.进行室内侧限压缩试验,分析含水量和击实能对压实黄土孔隙比和压缩系数的影响,试验结果表明:含水量越大压缩系数越大,随压力的增加含水量越大的压实黄土孔隙比减小越快;含水量和竖向压力相同时,随着击实能增大,土样孔隙比减小,压缩系数减小.     

压实黄土力学特性室内试验研究

对山西吕梁某地黄土状填土进行室内试验研究,分析其工程力学特性,对比不同击实能下的击实曲线,表明随击实能增大,最大干密度增大而最优含水量减小.进行室内侧限压缩试验,分析含水量和击实能对压实黄土孔隙比和压缩系数的影响,试验结果表明：含水量越大压缩系数越大,随压力的增加含水量越大的压实黄土孔隙比减小越快;含水量和竖向压力相同时,随着击实能增大,土样孔隙比减小,压缩系数减小.     

基于不同初始含水量的压实黄土力学特性试验研究

用常规击实方法制备不同击实能下的压实黄土土样,比较三个不同击实能下的击实曲线,通过室内试验研究了随含水量和击实能的变化压实黄土强度的变化规律。试验结果表明:压缩系数随含水量增加而增大,随击实能变化表现为当含水量为某一击实能对应的最优含水量时,该击实能下的压实黄土压缩系数最小;剪切强度随含水量增加降低,随击实能的变化同样与相应击实能下的最优含水量密切相关。提出严格控制含水量是提高回填土地基和路基压实质量的重中之重,并指出采用压实度作为指标控制填土压实质量时必须注意击实能的影响,以确保压实度作为压实质量控制指标的合理性。     

柴油污染改良土的击实特性及微观机理

为研究柴油污染对水泥改良后花岗岩残积土压实特性的影响,通过室内击实试验,以柴油和水为介质,得到了单一水介质和油水混合介质时土样的击实曲线.发现污染土样的最优含水率呈下降趋势,而最大干密度却呈一定幅度的上升趋势.同时通过液限和塑限联合测定法得到土样的稠度界限,发现其塑限变化趋势与最优含水率相似,即土样的液限、塑限以及塑性指数都是先增大再减小,并且在含油率为6%时达到峰值.最后通过SEM扫描电子显微镜进行观察,分析并得到柴油污染改良土击实特性微观结构.微观视角下,水泥和柴油会发生物理胶结作用,填充了土颗粒之间的孔隙,导致单位体积下土样的孔隙率减小,从而密度增大.     

陕西榆林地区风积沙工程特性试验研究

以陕西榆林地区境内毛乌素沙漠南缘地表风积沙土为研究对象,对其进行颗粒级配、密度、含水量、微结构及化学成分等理化学性质研究,通过标准击实试验、干振法、饱水振法研究风积沙土的压实特性,通过压缩试验、直剪试验研究风积沙土的压缩特性、强度特性.试验结果表明:榆林地区地表风积沙土颗粒较均匀,粒径主要分布在0.25～0.075 mm之间,粉粒、黏粒含量较少,多属于级配不良的细砂;风积沙的击实试验曲线形状呈先凹后凸形的驼峰型曲线,当处于干燥状态和含水量为12%情况下均可被压实;在一定振动条件下,风积沙的最大干密度值具有最佳振动时间,沙颗粒随着振动时间的延长出现先振实、然后振松、再振实的循环现象;风积沙压缩系数小于0.1 MPa~(-1),压缩模量≥20 MPa,属于低压缩性土.风积沙的内摩擦角值与干密度大小和含水量有直接关系,在同一含水量下,风积沙的内摩擦角值随着干密度的增加而增加;在同一干密度下,内摩擦角随值着含水量的增加有所降低,但影响较小.     

矿渣碎石粘性混合土的击实试验研究

土的强度和稳定性与土的密实程度是息息相关的,在实际施工中,土的密实程度取决于由土的击实试验测得的控制指标,例如:土的干密度、土的最优含水量等,对于一般粘性土的击实试验目前已有较多的研究,但工程实践中经常会遇到矿渣碎石,将矿渣碎石与粘性土混合成为一种特殊的混合土,其物理、力学、工程性质与一般土有很大的不同,在矿渣碎石粘性混合土的击实试验中,使用的矿渣碎石粘性混合土是以细粒土含量为主,以矿渣碎石颗粒的含量为辅的土,着重分析混合土中的矿渣碎石颗粒含量对击实效果的影响,发现最优含水量随着矿渣碎石颗粒含量的提高而呈一定规律的曲线形变化,最大干密度也有同样的变化规律;控制压实质量的压实度也呈一定规律的变化.     

陕北高填方地区土体的轻型与重型击实试验对比研究

为研究陕北某高填方场地土体的击实特性,通过不同击实功对土体进行了轻型和重击实试验。探讨了重型击实试验与轻型击实试验的试验结果的关系,研究表明:轻型和重型击实试验的最大干密度均随最优含水率的增大而减小;重型击实试验的最大干密度与轻型击实试验的最大干密度在一定区间内呈二次函数关系,含水率亦然;两种击实试验的最大干密度都随锤击数的增大而增大,随最优含水率的减小而增大,相对于轻型击实试验而言,重型击实试验变化幅度更大;选取一个标段现场实测数据与模型计算值进行对比,模型计算值与现场实测值的变化趋势基本相同,证明模型计算值可靠,可用于现场压实度的理论计算。     

基于SPSS的土工击实试验数据处理

以陕西延安某高填方场地土体为研究对象,对填方场地的黄土、古土壤及黄土与古土壤(体积比1∶1)的混合土分别进行了轻型击实试验和重型击实试验。利用SPSS曲线估计和统计功能对击实数据进行拟合分析,结果表明:二次函数模型和三次函数模型的拟合结果都是可行的,但是三次函数模型比二次函数模型的拟合结果更好。最后统计分析了轻型与重型击实试验结果的关系,发现重型击实试验与轻型击实试验的最大干密度之间呈线性关系,最优含水率之间也有类似的线性关系,并且求得了这两种击实试验结果之间的转换关系式。     

过渡型细粒土击实特性及基质吸力试验研究

级配呈现过渡特征的土被称为过渡土.路基填料中过渡型细粒土的击实特性不同，且力学性能受基质吸力的影响较大.根据试验标准(ASTM D698-12),进行标准击实试验，得到最优含水率和最大干密度.对试验土样，分别使用露点水势仪和高量程吸力计量测击实前后土样的基质吸力.结果表明：过渡土中黏粒含量的增加使路基填土压实特性不同，过渡土的最大干密度随着黏粒含量的增加而减小，过渡土的最优含水率随着黏粒含量的增加而增大；在击实曲线湿侧时击实土的基质吸力接近于0;击实后过渡土的基质吸力呈现过渡特征，当认为过渡土中的水分被黏粒完全吸收后，过渡土的吸力-含水率可以拟合为一条曲线，即吸力-黏土含水率曲线；在压实前的松散土颗粒的吸力量测中，也得到近似的试验结果.     

压实黏土干缩裂缝扩展规律试验研究

为探究影响压实黏土干缩裂缝扩展的影响因素,制备不同干密度与初始含水率的压实土样开展试验分析。通过模拟干旱环境,使压实土样逐渐产生干缩裂缝,采用数字图像处理技术对形成的裂缝进行定量统计与分析,并通过裂缝参数变化密度函数分析裂缝发育速度的影响因素。结果表明:初始含水率限制裂缝出现速度,裂缝条数、最大裂缝宽度随着干密度的增大而减小,裂缝宽度的增长速度随含水率的增大而增大;土体干密度对裂缝发育速度影响不明显;初始含水率相同时,分形维数随干密度的增大而减小。     

不同干密度压实黄土垂直积水入渗特性

为探究受干密度变化影响下的压实黄土垂直积水入渗特性,以延安黄土为例,利用自主研发的一套一维土柱垂直入渗试验装置,设置三组不同干密度压实土柱进行常水头积水入渗试验。结果表明：入渗率和湿润锋前进速率与压实黄土干密度存在负相关性,导致相同积水入渗时段,干密度越大,累积入渗量越少,湿润锋前进距离越短;干密度变化对入渗率影响主要体现在积水入渗前期,随时间推移影响程度逐渐减小;积水入渗试验中,同一深度相邻传感器响应时间间隔与压实黄土干密度存在正相关性,且干密度越大,土体增湿过程越相对缓慢;试验土体增湿过程中,渗透系数逐渐增大,介于10-9～10-4cm/s之间,当体积含水率在20%～30%时,渗透系数受干密度变化影响不明显,当体积含水率大于30%,干密度越大渗透系数越小;压实黄土增湿稳定时,体积含水率小于饱和态,渗透系数近似等于饱和渗透值。     

黄土掺入聚丙烯纤维后的无侧限抗压强度和变形试验研究

为提高西咸新区空港新城地区黄土强度指标,设计正交试验方案L_9(3~4),研究含水率、聚丙烯纤维长度、聚丙烯纤维掺量3种因素对黄土的抗压强度和变形的影响,通过对加筋黄土的无侧限抗压强度、变形模量进行极差和方差分析,获得3种因素的影响程度和显著水平。同时设置各含水率水平下不掺加纤维的空白对照。结果表明:在设置的不同含水率水平中,聚丙烯纤维加筋黄土无侧限抗压强度改良效果不同,其中在19.5%含水率即最优含水率时改良效果最优,强度提升了2.1倍;聚丙烯纤维加筋黄土无侧限抗压强度的最优掺和长度为12 mm,最优掺量为0.5%;聚丙烯纤维的加入对变形模量的影响并不显著,变形模量变化受含水率影响较大;聚丙烯纤维长度取12 mm、掺量取0.3%时变形模量相对最优。     

压实Q3马兰黄土蠕变规律研究

为了研究压实Q3马兰黄土的蠕变特性,开展不同压实度、不同含水量下压实土的单轴排水与不排水蠕变试验,得到其轴向应变-应力-时间关系,采用已有的经验模型及H-K、Burgers、M-B元件模型分别描述其蠕变规律并对比分析其适宜性,采用能综合反映蠕变特性参数的等效蠕变模量E(t)来分析不同因素对蠕变规律敏感性。研究结果表明:Q3马兰黄土的蠕变特性对含水量敏感程度较大,对压实度次之,排水条件对低含水量和低压实度土体的蠕变特性敏感程度较大;采用M-B元件模型能够较准确地描述其瞬时弹性应变、衰减蠕变和稳定粘滞流动三个阶段,通过等效蠕变模量E(t)能够较好地反映不同初始条件下的蠕变效应,得到了E(t)与含水量w和轴向荷载σ0的经验公式。     

压实黄土强度特性影响因素试验研究

为研究击实能和含水率对压实黄土强度特性的影响,以延安新区某高填方填筑土为研究对象,采用应变控制式直剪仪,将不同含水率、击实能作用下的压实土样分别在垂直压力为100kpa、200kpa、300kpa和400kpa下进行直剪试验。试验结果表明：击实能的增大并不能保证土体强度的提高,还要考虑最优含水率的影响,当含水率较低时,抗剪强度随击实能的增大而提高;当含水率较高时,抗剪强度随击实能的增大而降低。粘聚力和内摩擦角表现与抗剪强度有相同的变化规律。试验结果可为公路、路基及建筑物地基的填筑施工提供依据。     

震后击实黄土和原状黄土的液化试验研究

在饱和黄土动三轴试验的基础上,结合黄土微观结构特征研究和粒度组成分析,讨论了等效循环荷载作用下震后击实黄土和原状黄土的孔压比一应变关系,并从微观结构特征参数和粒度组成方面阐述了黄土孔压发展规律差异的原因．试验结果表明：击实黄土在液化过程中孔压发展较原状黄土慢,主要原因在于原状黄土大中孔隙较击实黄土含量多;震后黄土的粘粒含量较震前均有一定程度的增加,粉粒相应减少,砂粒变化较小,液化应力比随着粘粒含量的增加而增大,抗液化能力降低．     

基于颗粒分形滑坡土体土水特征曲线评价及预测

滑带土与滑坡的发展、稳定性评价有着密切的关系,以福建永泰旗山滑坡为例,取代表性滑带土样和表层土样进行颗粒级配试验,基于分形理论研究了颗粒分形特征,结合压力板仪测定土样土水特征曲线,对滑带土和表层土进行了评价,并以颗粒分形维数预测了土水特征曲线,研究结果表明,滑带土细粒土含量较表层土含量高,滑坡土存在很好的分形特征,颗粒分形维数越大,细粒土含量越高,土体的持水性能也较好。以颗粒粒径分形维数代替土水特征分形维数,并结合Books-Corey模型来预测土水特征曲线,得到实测值与预测值呈现较好的一致性。     

延安地区压实Q2、Q3黄土变形特性分析

本项研究针对延安地区压实Q₂、Q₃黄土做了大量的室内侧限压缩固结试验.针对压实黄土变形特性的影响因素,建立适用于表征侧限条件下压实黄土应力-应变关系的最佳拟合模型.在此基础上分析了最优含水率条件下割线模量与垂直压应力及割线模量与压实度的关系,提出了普遍适用的压实黄土加载本构模型.研究结果表明:压实Q₂黄土固结完成之后土体密实度高,含气量少,渗透性小,外加荷载作用下附加变形量小,是良好的地基填筑材料.Gunary模型适用于表征侧限条件下压实Q₂、Q₃黄土的应力-应变关系,拟合精度高,稳定性好.由Gunary模型转化后得到的割线模量与垂直压应力的关系式涵盖了低压实度情况下的线性关系和高压实度情况下的非线性关系两种情况,具有更好的适用性.     

压实黄土路基中水分迁移的数值模拟

根据达西定律和质量守恒原理得到路基土中水分运动的基本方程，并以此方程作为黄土路基中水分迁移研究的理论基础。采用离心机法测定路基土的水分特征曲线，由土中水分再分布过程的原理，通过室内渗透试验得出路基土的导水参数；结合路基实测含水量来确定边界条件；应用有限元法对路基内的水分迁移规律进行数值模拟。结果表明，数值模拟结果与实测值吻合较好，能较准确地反映压实黄土路基土内的水分运动。     

三峡库区典型消落带土壤粒径分布及分形特征

为揭示三峡库区典型消落带土壤的独特性,通过野外调查和实验室定量分析,研究了消落带典型区阶地土壤粒径分布和分形特征。结果表明：该典型消落带土壤分形维数在2.80左右;共有3种质地的土壤,分别是壤质黏土、粉砂质黏土、黏壤土,两种黏土的分形维数不存在显著差异,黏土和壤土的分形维数差异显著且分形维数以黏土的较大。土壤粒径随高程增加表现为由尖峰胖尾分布向尖峰分布变化,在降水和江水的双重作用下,较高高程处小颗粒土粒含量较低,而较低高程处小颗粒土粒含量较高。淹水年限为3 a和1 a的不同植被类型下消落带土壤分形维数不存在显著差异。